JPH0890214A

JPH0890214A - スライデイングノズルの充填材

Info

Publication number: JPH0890214A
Application number: JP24735094A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Mizutani; 洋一水谷; Naoshi Futamura; 直志二村; Takumi Nishio; 内匠西尾; Kenzo Hayashi; 健三林
Original assignee: TOKAI NETSUZAI KK; Aichi Steel Corp; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: TOKAI NETSUZAI KK; Coorstek KK; Aichi Steel Corp
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】スライデイングノズルの充填材であって、取鍋
等における溶鋼の滞留時間が長い場合や、スライデング
ノズルの径が小さく溶鋼ヘッドが充填材にかかりにくい
場合においても、自然開孔しやすいスライデイングノズ
ルの充填材を提供する。【構成】ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂９８重量％以上を含有する
ジルコン砂６０〜４０重量％と、ＳｉＯ₂９６重量％以
上を含有する珪砂４０〜６０％と、長石５重量％未満の
混合物からなり、この混合物中のアルカリ含有量が１．
５重量％未満であるスライデイングノズルの充填材であ
る。【効果】本発明の充填材は、溶鋼の地金差しによる閉塞
や充填材自身の過焼結や熱膨張に起因する閉塞を防止で
きるため、自然開孔率が高い充填材とすることができ
る。そして、スライデングノズルの開孔トラブルが防止
でき、溶鋼の温度低下や作業工程の大幅な遅延が無いた
めに、作業能率のよい充填材とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、取鍋あるいはタンデ
イシユに設置されたスライデイングノズルの充填材に関
する。本発明の充填剤は、自然開孔率の高い充填材とし
て鋼の製造に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】製鋼工場で使用される取鍋あるいはタン
デイシユには、一般に、スライデイングノズルが設置さ
れている。スライディングノズルは、通常、上ノズル、
固定プレート、スライドプレート及び下ノズルから構成
され、該スライドプレートを摺動させることにより、溶
鋼の注出を開始し、溶鋼の流量を制御し、あるいは溶鋼
の注出を停止させるものである。スライデイングノズル
の充填材は、溶鋼が上ノズルあるいは固定プレートのノ
ズル孔部分に浸入し凝固するのを防止するために、溶鋼
を取鍋等に鋳込む前に、上ノズルのノズル孔部分に充填
される材料である。そして、スライデイングノズルの固
定プレートとスライドプレートを一致させて溶鋼の注出
を開始するときには、充填材はノズル孔から落下して、
ノズル孔は自然開孔すべきものである。

【０００３】従来より、スライデイングノズルからの注
出を開始する場合、充填材がノズル孔に閉塞してスライ
デイングノズルが自然開孔しない問題が生じている。そ
して、上記の問題を解消するために、スライデイングノ
ズルの充填材として、珪砂を主成分とする珪砂系の充填
材で、珪砂８０〜９０ｗｔ％と長石１０〜２０ｗｔ％の
混合物からなり、この混合物中に１．８ｗｔ％以上のア
ルカリを含有した充填材が、従来より使用されている。

【０００４】スライデイングノズルの充填材がノズル孔
に閉塞して自然開孔が阻害される原因としては、（１）
充填材と溶鋼の接触部において、溶鋼が充填材の粒子間
に侵入し、凝固し、充填材を固着する（いわゆる充填材
への地金差し）。（２）充填材自体が過焼結し、充填材
がノズルから剥がれなくなり自然開孔ができなくなる。
の２原因が従来より知られている。

【０００５】そして、（１）の原因である充填材中への
溶鋼の侵入凝固を防止するために、充填材上層部の溶鋼
接触部分に高粘性のガラス層を形成させる方法が考えら
れている。上記目的のために、従来の充填材において
は、充填材中に１．８ｗｔ％以上のアルカリを含有する
ように、長石が添加されている。長石の溶解点は１２０
０〜１３５０℃の範囲にあることから、溶鋼が取鍋等に
移されると、溶鋼の熱により、先ず長石が溶けて珪砂の
粒子間を埋めながらガラス層を形成し、溶鋼の充填材へ
の浸入を防止する。

【０００６】また、（２）の原因である充填材自体の過
焼結を防止するために、耐火度が高く、焼結しにくい珪
砂が主原料として用いられている。主原料である珪砂
は、過度に焼結しないために、従来の珪砂系充填材は、
通常は、自然開孔しやすい充填材として使用されてい
る。

【０００７】

【この発明が解決しようとする課題】しかしながら、近
年、鋼の精錬過程において、取鍋精錬等の二次精錬の比
重が増大し、取鍋における溶鋼の滞留時間が増加したた
め、スライデイングノズル部に加わる熱影響が大きくな
ってきた。また、小断面ビレットの連続鋳造時における
場合のように、小径サイズの取鍋ノズルを必要とする場
合が増えてきた。小径サイズのノズルにおいては、溶鋼
ヘッドが充填材にかかりにくく、従って、充填材を押し
下げる力が弱いため、かかる小径サイズのノズルは充填
材がスライデイングノズルから分離されにくいノズルと
なっている。

【０００８】このような状況下で、近年、溶鋼の注出開
始時に充填材が落下せず、スライデイングノズルが自然
開孔しない問題が新たに顕在化してきた。そして、従来
の珪砂系充填材を使用した操業結果において、スライデ
ングノズルのノズル径が８０ｍｍ以上で、取鍋内での溶
鋼滞留時間が９０分程度であれば、自然開孔率は９９．
５％以上の水準であるのに対して、ノズル径が６０ｍｍ
以下で、取鍋内での溶鋼滞留時間が３時間以上となる
と、自然開孔率は５０％以下の水準となっているのが実
情である。

【０００９】そして、スライデイングノズルが不開孔と
なった場合は、酸素パイプを使用して開孔させることと
なり、そのための酸素吹きに長時間を要することから、
かかる注出開始時における開孔失敗が生じると、溶鋼の
温度が低下し、かつ作業スケジュールが大幅に遅延する
こととなり、鋼の品質や製鋼の作業性に悪影響が及ばさ
れることになる。

【００１０】本発明は、スライデイングノズルの充填材
であって、取鍋等における溶鋼の滞留時間が長い場合
や、スライデングノズルの径が小さく溶鋼ヘッドが充填
材にかかりにくい場合においても、自然開孔しやすいス
ライデイングノズルの充填材を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の充填材は、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂９８重量％以
上を含有するジルコン砂６０〜４０重量％と、ＳｉＯ₂
９６重量％以上を含有する珪砂４０〜６０％と、長石５
重量％未満の混合物からなり、この混合物中のアルカリ
含有量が１．５重量％未満であるスライデイングノズル
の充填材である。以下に発明の詳細について記載する。

【００１２】取鍋等における溶鋼の滞留時間が長い場合
や、スライデングノズルの径が小さく溶鋼ヘッドによる
充填材の押し下げ力が弱い場合において発生した溶鋼注
出開始時の開孔失敗原因を種々検討した結果、次のよう
なことが明らかになった。従来の充填材においては、（Ａ）充填材中への溶鋼の侵入を防止するために溶鋼と
の接触部に形成されるガラス層が、厚く、強固に形成さ
れ、溶鋼ヘッド圧により破れにくくなるため、形成され
るガラス層が、逆に充填材の自然開孔を阻害する。（Ｂ）充填材が過焼結してノズル壁に溶着することによ
ってではなく、充填材が熱影響を受けて熱膨張し、充填
材の膨張によるノズル壁への突っ張りが生じることによ
って、充填材の自然開孔が阻害される。

【００１３】本発明は、自然開孔を阻害する上記の
（Ａ）、（Ｂ）両原因を同時に解消する組成物を勘案す
ることによってなされたものである。まず、上記原因
（Ａ）を解消するための組成物として、適度の焼結性を
有するＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂に着眼した。そして、鋭意研
究を進める中で、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂においては、溶鋼
との接触により、充填材の上層部に、強固なガラス層は
形成されずに、薄い焼結ジルコン膜が形成され、形成さ
れたジルコン膜の厚みが溶鋼との接触時間とともに大き
く変化しない事実を見い出した。そして、ジルコン砂と
珪砂混合の充填材であって、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂を３５
重量％以上含有する充填材においては、充填材と溶鋼と
の接触部に形成される上記の焼結ジルコン膜により、充
填材内への溶鋼の侵入（地金差し）を防止できることを
見い出した。

【００１４】また、併せて、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂の熱膨
張率と嵩比重に着眼した。ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂の熱膨張
率はＳｉＯ₂のそれよりも小さく、熱影響を受けた場合
のＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂の膨張量はＳｉＯ₂より少ない。
そして、試験研究の末、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂を主成分と
するジルコン砂とＳｉＯ₂を主成分とする珪砂の混合材
で、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂を４０％以上含有する充填材に
おいては、熱膨張によるノズル壁への突っ張りが防止で
き、上記原因（Ｂ）によるノズル閉塞を回避できること
を見い出した。一方、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂はＳｉＯ₂よ
り強い焼結性をもつため、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂を多く含
有する充填材においては、充填材自身の過焼結によるノ
ズル閉塞（前記（２）のノズル閉塞原因）が生じること
も判明した。このために、ＳｉＯ₂を主成分とする珪砂
を４０〜６０重量％混合させる必要があった。

【００１５】また、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂は嵩比重の大き
い耐火材料である。このために、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂を
主成分とする充填材は、充填材自身の自重によりノズル
孔から落下しやすい性質をもつので、充填材の熱膨張に
よるノズル壁への突っ張りによる落下抵抗が生じた場合
に、その抵抗に打ち勝つ落下力は大きいものとなる。

【００１６】一方、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂とＳｉＯ₂の混
合物中に含有されるアルカリは、上記の閉塞原因（Ａ）
を解消させるために、できるだけ低い量に抑制する必要
がある。そして、鋭意研究を重ねた結果、充填材中のア
ルカリの含有量を１．５重量％未満に抑制すれば、溶鋼
との接触部に形成される焼結ジルコン膜の厚みと強さに
大きな影響が生じなく、また溶鋼との接触部に強固なガ
ラス層が形成されないことを見い出した。そして、アル
カリの含有量を１．５重量％未満に抑制するためには、
アルカリを含有する長石の添加を５重量％未満に抑制す
る必要があることが判った。

【００１７】以上に記述した着眼と試験研究により得ら
れたスライデングノズルの充填材は、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ
₂９８重量％以上を含有するジルコン砂６０〜４０重量
％と、ＳｉＯ₂９６重量％以上を含有する珪砂４０〜６
０％と、長石５重量％未満の混合物からなり、この混合
物中のアルカリ含有量が１．５重量％未満であるスライ
デイングノズルの充填材である。

【００１８】

【作用】以下に本発明の充填材組成物の成分限定範囲に
ついて説明する。ジルコン砂と珪砂の混合割合は、ジル
コン砂６０〜４０重量％と、珪砂４０〜６０重量％であ
り、この範囲では、自然開孔率が高く、この範囲を超え
ると自然開孔率は低くなる。充填材中のＺｒＯ₂・Ｓｉ
Ｏ₂が７０重量％以上の割合になると、過焼結が生じて
スライデングノズルは不開孔となり、また充填材中のＺ
ｒＯ₂・ＳｉＯ₂が３５重量％未満の割合では、溶鋼と
の接触部に焼結ジルコン膜が形成されず、かつ、充填材
の充填密度が低くなるため、地金差しが発生してスライ
デングノズルは不開孔となる。一方、充填材中のアルカ
リ（Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ）の含有量が１．５重量％以上と
なると、溶鋼との接触部に強固なガラス層が形成され
て、形成されたガラス層が溶鋼ヘッドにより破られず、
スライデングノズルは不開孔となる。また、ジルコン砂
はＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂を９８重量％以上含有する高純度
のジルコン砂である必要があり、ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂が
９８重量％未満のジルコン砂では、混合後の充填材中の
アルカリ含有量が１．５重量％以上になる場合がある。
また、珪砂はＳｉＯ₂を９６重量％以上含有する高純度
の珪砂である必要があり、ＳｉＯ₂が９６重量％未満の
珪砂では、混合後の充填材中のアルカリ含有量が１．５
重量％以上になる場合がある。

【００１９】

【実施例】次に、本発明のスラデイングノズルの充填材
の特徴を従来の充填材と比べて実施例をもって明らかに
する。表１は、本発明材と従来材と比較材とからなる供
試材の成分と、ノズル孔径：６０ｍｍ、溶鋼の滞留時
間：３．５時間、溶鋼中のＣ：０．４〜０．６％の条件
下で、取鍋スライデングノズルに上記供試材を用いて開
孔試験を行った場合の結果を示す。比較材のＮｏ８は、
ジルコン砂と珪砂の混合割合は本発明材の範囲内にある
が、長石の添加量が多く、充填材中のアルカリ含有量が
１．８重量％である供試材である。表１における結果
は、スライデングノズルの自然開孔率（％）で示した。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１に示されるように、珪砂８０〜８５重
量％と長石２０〜１５重量％を混合させたＮｏ６とＮｏ
７の従来材は、自然開孔率が５３〜５５％であるのに対
し、本発明材であるＮｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３、Ｎｏ４、
Ｎｏ５は、自然開孔率が９４〜９８％であり、本発明材
の自然開孔率は従来材に比べて大幅に向上している。ま
た、比較材Ｎｏ８の自然開孔率は、供試材中のアルカリ
含有量が大きいため、本発明材の自然開孔率より劣る数
値となっている。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のスラ
イデングノズルの充填材は、取鍋等における溶鋼の滞留
時間が長い場合や、スライデングノズルの径が小さく溶
鋼ヘッドによる充填材押し下げ力が弱い場合において
も、自然開孔率が高い充填材とすることができる。従っ
て、本発明の充填材により、スライデングノズルの開孔
トラブルを防止することができ、溶鋼の温度低下や作業
工程の大幅な遅延がないために、作業能率のよい充填材
を提供することができる。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】充填材が充填されているスライデングノズルの
断面図である。

【符号の説明】

１取鍋２上ノズル３固定プレート４ノズル孔５スライドプレート６上ノズル孔７充填材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者二村直志愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地愛知製鋼株式会社内 (72)発明者西尾内匠愛知県豊田市畝部東町川田１番地の21 (72)発明者林健三愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂９８重量％以上を含有
するジルコン砂６０〜４０重量％と、ＳｉＯ₂９６重量
％以上を含有する珪砂４０〜６０％と、長石５重量％未
満の混合物からなり、この混合物中のアルカリ含有量が
１．５重量％未満であるスライデイングノズルの充填
材。